特開 2023-42795 交流電圧周波数が可変な帯電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042795

(43)【公開日】2023-03-28

(54)【発明の名称】交流電圧周波数が可変な帯電装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/02 20060101AFI20230320BHJP

【ＦＩ】

G03G15/02 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021150131

(22)【出願日】2021-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】511076424

【氏名又は名称】ヒューレット－パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．

【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ．

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】吉田 陽一

(72)【発明者】

【氏名】石井 保之

(72)【発明者】

【氏名】高島 弘一郎

【テーマコード（参考）】

2H200

【Ｆターム（参考）】

2H200FA02

2H200FA09

2H200FA18

2H200GA12

2H200GA23

2H200GA34

2H200GA44

2H200GB12

2H200GB22

2H200HA02

2H200HA12

2H200HA29

2H200HB12

2H200JA02

2H200JB10

2H200JC04

2H200LA07

2H200LA14

2H200MB02

2H200NA03

2H200NA06

2H200NA10

2H200PA08

2H200PB17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】帯電装置に印加する交流電圧の周波数が常に高い（大きい）場合に比べて、感光体の摩耗を抑制する。
【解決手段】画像形成装置は、トナー像を形成する表面を有する感光体と、交流電圧に基づいて前記感光体の表面を帯電させる帯電装置と、前記トナー像を搬送する搬送経路と、前記搬送経路上のトナー濃度を計測するセンサと、計測された前記トナー濃度に基づいて、前記帯電装置に印加する交流電圧の周波数を変更する制御部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トナー像を形成する表面を有する感光体と、
交流電圧に基づいて前記感光体の表面を帯電させる帯電装置と、
前記トナー像を搬送する搬送経路と、
前記搬送経路上のトナー濃度を計測するセンサと、
計測された前記トナー濃度に基づいて、前記帯電装置に印加する交流電圧の周波数を変更する制御部と、を備える、
画像形成装置。

【請求項2】

前記搬送経路は、前記感光体から前記トナー像が転写される中間転写ベルトを有し、
前記センサは、前記中間転写ベルト上の前記トナー濃度を計測する、
請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記センサは、前記搬送経路のトナー像が形成されていない領域のトナー濃度を計測する、
請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項4】

帯電された前記感光体の前記表面に、前記感光体に前記トナー像を形成させるための静電潜像を形成する露光装置を備え、
前記制御部は、前記露光装置により形成される前記静電潜像に基づいて、前記交流電圧の前記周波数を、第一周波数から前記第一周波数よりも低い第二周波数に変更する、
請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記制御部は、計測された前記トナー濃度に基づいて、前記第二周波数を変更する、
請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記制御部は、計測された前記トナー濃度が閾値濃度を超える場合に、前記第二周波数を高くする、
請求項５に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記第二周波数を、前記搬送経路のトナー像が形成されていない領域の前記トナー濃度が閾値濃度以下となる周波数範囲内に設定する、
請求項５に記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記第二周波数を前記周波数範囲の最小周波数に設定する、
請求項７に記載の画像形成装置。

【請求項9】

前記交流電圧の周波数は、形成される前記トナー像の部分に画がある場合に、前記第一周波数に設定され、
前記交流電圧の周波数は、形成される前記トナー像の前記部分に画がない場合又はトナー像が形成されない場合に、前記第二周波数に設定される、
請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項10】

前記帯電装置は、前記感光体との間に間隙を形成するように前記感光体から離間しており、前記第二周波数は、前記帯電装置と前記感光体との間の間隙の大きさに応じて前記制御部により設定される、
請求項５に記載の画像形成装置。

【請求項11】

前記制御部は、前記帯電装置と前記感光体との間の間隙が大きいほど前記第二周波数を高くする、
請求項１０に記載の画像形成装置。

【請求項12】

感光体から離間して配置され、交流電圧に基づいて前記感光体の表面を帯電させる非接触帯電装置と、
前記感光体の表面に形成される静電潜像に基づいて、前記帯電装置に印加する交流電圧の周波数を変更する制御部と、を備える、
画像形成装置の感光体帯電システム。

【請求項13】

前記制御部は、トナー像を搬送する搬送経路にトナー像が形成されていないときの前記搬送経路のトナー濃度を取得し、
前記制御部は、取得された前記トナー濃度に基づいて、前記帯電装置に印加する前記交流電圧の前記周波数を変更する、
請求項１２に記載の感光体帯電システム。

【請求項14】

前記搬送経路は、印刷される前記トナー像を搬送する中間転写ベルトを有し、
前記制御部は、前記中間転写ベルト上の前記トナー濃度を取得する、
請求項１３に記載の感光体帯電システム。

【請求項15】

前記制御部は、露光装置により形成される静電潜像に基づいて、前記交流電圧の前記周波数を第一周波数から前記第一周波数よりも低い第二周波数に変化させ、
前記制御部は、取得した前記トナー濃度が閾値濃度以上である場合に、前記第二周波数を高くする、
請求項１３に記載の感光体帯電システム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

画像形成装置には、感光体に対して非接触に配置された帯電装置を備えたものがある。このような画像形成装置では、直流電圧成分に交流電圧成分を重畳した電圧を帯電装置に印加することによって感光体の表面を帯電させる。

【図面の簡単な説明】

【0002】

【図1】図１は、例の画像形成装置の模式図である。

【図2】図２は、例の感光体帯電システムの模式図である。

【図3】図３は、非接触式の帯電装置により感光体の表面を帯電した場合の、交流電圧の周波数と感光体の摩耗レートとの関係の例を示すグラフである。

【図4】図４は、例の印刷データを示す図である。

【図5】図５は、感光体の表面に形成されるトナー像と帯電装置に印加する交流電圧の周波数との関係の例を示す模式図である。

【図6】図６は、印刷ジョブの流れと帯電装置に印加する交流電圧の周波数との関係の例を示す模式図である。

【図7】図７は、帯電装置により感光体の表面を帯電した場合の、帯電装置に印加する交流電圧の周波数とバックグラウンド濃度との関係の例を示すグラフである。

【図8】図８は、帯電装置により感光体の表面を帯電した場合の、帯電装置と感光体との間の離間距離とバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔよりも高くなるときの帯電装置に印加する交流電圧の周波数との関係の例を示すグラフである。

【図9】図９は、制御部による周波数切替処理の例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、制御部による第二周波数設定処理の例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、寿命延長調査の調査結果を示す表である。

【図12】図１２は、寿命延長調査の調査結果を示す表である。

【図13】図１３は、他の例の感光体帯電システムの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0003】

例の画像形成装置は、トナー像を形成する表面を有する感光体と、交流電圧に基づいて前記感光体の表面を帯電させる帯電装置と、前記トナー像を搬送する搬送経路と、前記搬送経路上のトナー濃度を計測するセンサと、計測された前記トナー濃度に基づいて、前記帯電装置に印加する交流電圧の周波数を変更する制御部と、を備える。この画像形成装置では、制御部が、センサにより計測された搬送経路上のトナー濃度に基づいて、帯電装置に印加する交流電圧の周波数を変更するため、例えば、搬送経路上のトナー濃度が低い場合に、帯電装置に印加する交流電圧の周波数を低く（小さく）することができる。これにより、帯電装置に印加する交流電圧の周波数が常に高い（大きい）場合に比べて、感光体の摩耗を抑制することができる。

【0004】

他の例の画像形成装置の感光体帯電システムは、感光体から離間して配置され、交流電圧に基づいて前記感光体の表面を帯電させる非接触帯電装置と、前記感光体の表面に形成される静電潜像に基づいて、前記帯電装置に印加する交流電圧の周波数を変更する制御部と、を備える。この感光体帯電システムでは、制御部が、感光体の表面に形成される静電潜像に基づいて、帯電装置に印加する交流電圧の周波数を変更するため、例えば、感光体の表面に形成される静電潜像に写真等の画が含まれない場合に、帯電装置に印加する交流電圧の周波数を低く（小さく）することができる。これにより、帯電装置に印加する交流電圧の周波数が常に高い（大きい）場合に比べて、感光体の摩耗を抑制することができる。

【0005】

以下、図面を参照して、例の画像形成装置について説明する。なお、図面に基づいて説明するにあたり、同一の要素又は同一の機能を有する類似する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0006】

図１は、例の画像形成装置１の模式図である。図１に示すように、例の画像形成装置１は、マゼンタ、イエロー、シアン、及びブラックの四色のトナーを用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、搬送装置１０と、複数の感光体２０と、複数の現像装置３０と、転写装置４０と、定着装置５０と、排出装置６０と、制御部７０と、を備える。

【0007】

搬送装置１０は、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｍを搬送する。複数の感光体２０は、感光体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋを有する。感光体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれは、マゼンタ、イエロー、シアン、及びブラックのそれぞれのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。感光体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋは、基本的に同じ構成をしているため、特に分けて説明する場合を除き、感光体２０として纏めて説明する。感光体２０は、表面（周面）に静電潜像が形成される表面２１を有する。

【0008】

感光体２０の周上には、現像装置３０と、帯電装置２２と、露光装置２３と、クリーニングユニット２４と、が設けられている。帯電装置２２は、感光体２０に対して非接触に設けられた帯電ローラであり、感光体２０の表面を所定の電位に帯電させる帯電手段である。露光装置２３は、帯電装置２２によって帯電した感光体２０の表面２１を、用紙Ｍに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体２０の表面２１に、用紙Ｍに形成する画像に対応した静電潜像が形成される。クリーニングユニット２４は、感光体２０上に残存するトナーを回収する。

【0009】

複数の現像装置３０は、現像装置３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋを有する。現像装置３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋのそれぞれは、感光体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれの周上に配置されて、感光体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像装置３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋは、基本的に同じ構成をしているため、特に分けて説明する場合を除き、現像装置３０として纏めて説明する。

【0010】

現像装置３０は、感光体２０の表面２１にトナーを供給する現像ローラ３１を有する。現像ローラ３１が感光体２０の表面２１にトナーを供給することで、感光体２０の表面２１に形成された静電潜像が現像される。これにより、感光体２０の表面２１に、静電潜像に対応したトナー像、つまり用紙Ｍに形成する画像に対応したトナー像が形成される。

【0011】

転写装置４０は、現像装置３０により現像されたトナー像を搬送して用紙Ｍに転写する。転写装置４０は、感光体２０の表面２１に形成されたトナー像が一次転写されるとともに一次転写された用紙Ｍにトナー像を用紙Ｍに二次転写するための中間転写ベルト４１を備える。感光体２０の表面２１から中間転写ベルト４１にトナー像が一次転写されることで、中間転写ベルト４１にトナー像が形成される。このため、感光体２０及び中間転写ベルト４１のそれぞれは、トナー像を搬送する搬送経路を構成する。

【0012】

定着装置５０は、中間転写ベルト４１からトナー像が転写された用紙Ｍを加熱及び加圧することで、用紙Ｍ上のトナー像を用紙Ｍに定着させる。排出装置６０は、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙Ｍを装置外部へ排出する。

【0013】

制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する電子制御ユニットである。制御部７０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、各種の制御を実行する。制御部７０は、複数の電子制御ユニットにより構成されていてもよく、単一の電子制御ユニットにより構成されていてもよい。制御部７０は、画像形成装置１における様々な制御を行う。

【0014】

図２は、例の感光体帯電システム８０の模式図である。図１及び図２に示すように、例の感光体帯電システム８０は、感光体２０の表面２１を帯電させるためのシステムである。感光体帯電システム８０は、帯電装置２２と、電源８１と、トナー濃度センサ８２と、制御部７０と、を備える。

【0015】

帯電装置２２は、感光体２０の表面２１を所定の電位に帯電させる帯電手段である。帯電装置２２は、非接触式の帯電装置である。帯電装置２２は、感光体２０との間に間隙Ｇを形成するように感光体２０から離間している。感光体２０と帯電装置２２とは平行に延在している。このため、感光体２０の表面２１と帯電装置２２の外周面との離間距離（すなわち、感光体２０と帯電装置２２との対向方向における間隙Ｇの長さ）は、感光体２０の軸線方向において略一定に設定されている。感光体２０の帯電の均一性を確保するために、感光体２０と帯電装置２２との対向方向における間隙Ｇの長さは、１０［μｍ］以上１００［μｍ］以下であってもよい。このように、帯電装置２２が、感光体２０に対して非接触で設けられることにより、摩擦による感光体２０の摩耗が防止される。

【0016】

電源８１は、感光体２０を帯電するための電圧を帯電装置２２に印加する。電源８１から帯電装置２２に印加される電圧は、直流電圧（ＤＣ電圧）と交流電圧（ＡＣ電圧）とが重畳された電圧である。帯電装置２２に電圧が印加されると、帯電装置２２と感光体２０との間に放電が生じる。この放電によって、帯電装置２２から感光体２０に交流電流が流れ、感光体２０の表面２１のうち帯電装置２２に対向する部分が帯電される。感光体２０の回転に伴って、感光体２０の表面２１が全周にわたって帯電される。

【0017】

電源８１は、周波数変換器（不図示）を含んでおり、帯電装置２２に印加される交流電圧の周波数を変換する機能を有している。交流電圧の周波数は、制御部７０によって制御される。また、電源８１から帯電装置２２に印加される電圧の直流成分は、例えば、－９００［Ｖ］以上－３００［Ｖ］以下の負のバイアス電圧を有している。一方、電源８１から帯電装置２２に印加される電圧の交流成分は、例えば、１５００［Ｖ］以上３０００［Ｖ］以下のピーク間電圧を有している。このような電圧が帯電装置２２に印加されることにより、帯電装置２２と感光体２０との間に放電が生じ、感光体２０の表面２１のうち帯電装置２２に対向する部分が帯電される。

【0018】

帯電装置２２による感光体２０の表面２１の帯電は、感光体２０を回転方向Ｄに回転させながら行う。そして、帯電装置２２によって帯電した感光体２０の表面２１は、露光装置２３から出力される光によって露光される。露光装置２３は、例えばレーザ光走査装置を含んでおり、用紙Ｍに形成する画像に応じて表面２１の一部にレーザ光を走査する。これにより、感光体２０の表面２１のうち露光装置４２により露光された部分の電位が変化し、感光体２０の表面２１に、印刷データに対応した静電潜像が形成される。その後、露光装置２３により静電潜像が形成された感光体２０の表面２１に、現像装置３０の現像ローラ３１からトナーが供給される。これにより、感光体２０の表面２１に、印刷データに対応したトナー像が形成される。

【0019】

制御部７０は、電源８１による帯電装置２２への電圧の印加を制御する。また、制御部７０は、電源８１が帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を制御する。つまり、制御部７０は、電源８１が帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を変更する。

【0020】

図３は、非接触式の帯電装置２２により感光体２０の表面２１を帯電した場合の、交流電圧の周波数と感光体２０の摩耗レートとの関係の例を示すグラフである。図３に示すように、帯電装置に印加する交流電圧の周波数が高くなるほど、感光体の摩耗レートが高くなっており、帯電装置に印加する交流電圧の周波数が低くなるほど、感光体の摩耗レートが低くなっている。これは、帯電装置に印加する交流電圧の周波数が高くなると、帯電装置から感光体に流れる交流電流が増加することにより、感光体の摩耗が促進され、反対に、帯電装置に印加する交流電圧の周波数が低くなると、帯電装置から感光体に流れる交流電流が減少することにより、感光体の摩耗が抑制されることによるものと考えられる。

【0021】

そこで、制御部７０は、感光体２０の摩耗を抑制するために、周波数切替処理を行う。周波数切替処理は、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第一周波数ＦＨと第二周波数ＦＬとの間で変更する処理である。第二周波数ＦＬは、第一周波数ＦＨよりも低い周波数である。周波数切替処理では、制御部７０は、感光体２０の回転方向Ｄ（用紙Ｍの搬送方向：印刷方向）において、画（picture）の静電潜像及びトナー像を形成する感光体２０の表面２１の部分を帯電する場合に、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第一周波数ＦＨに設定する。一方、制御部７０は、感光体２０の回転方向Ｄ（用紙Ｍの搬送方向）において、画のトナー像（静電潜像）を形成しない感光体２０の表面２１の部分を帯電する場合に、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第二周波数ＦＬに設定する。画のトナー像を形成しない感光体２０の表面２１の部分には、例えば、テキストのトナー像が形成される部分、及びトナー像が形成されない部分が含まれる。

【0022】

感光体２０の回転方向Ｄ（用紙Ｍの搬送方向：印刷方向）における、感光体２０の表面２１の画のトナー像（静電潜像）を形成する部分は、例えば、印刷メモリに展開された印刷データを解析することにより特定することができる。

【0023】

例えば、印刷メモリに展開された印刷データを、印刷方向に複数の分割領域に分割し、各分割領域におけるピクセルの画像濃度の分布を求める。各分割領域は、印刷方向に直交する走査方向の全域に延びた領域である。複数の分割領域のうち、画像濃度の分布が黒と白の二値で表される領域は、画の印刷データを有しない領域と判断する。一方、複数の分割領域のうち、画像濃度の分布が三値以上の様々な濃度分布を有する領域は、画の印刷データを有する領域であると判断する。そして、画の印刷データを有する領域に対応する感光体２０の表面２１を、画のトナー像（静電潜像）を形成する部分と判断し、画の印刷データを有しない領域に対応する感光体２０の表面２１を、画のトナー像（静電潜像）を形成しない部分と判断する。この場合、印刷メモリに展開された印刷データ印刷方向に分割する数を多くし、又は、印刷メモリに展開された印刷データ印刷方向に分割する分割幅を狭くすることで、感光体２０の表面２１の画のトナー像（静電潜像）を形成する部分を高精度に求めることができる。

【0024】

また、例えば、印刷メモリに展開された印刷データから、網点又は中間調のデータを抽出する。そして、網点又は中間調のデータがある部分を、画の印刷データを有する領域と判断し、網点又は中間調のデータがない部分を、画の印刷データを有しない領域と判断する。そして、画の印刷データを有する領域に対応する感光体２０の表面２１を、画のトナー像（静電潜像）を形成する部分と判断し、画の印刷データを有しない領域に対応する感光体２０の表面２１を、画のトナー像（静電潜像）を形成しない部分と判断する。

【0025】

図４は、例の印刷データ１００を示す図である。図４に示す印刷データ１００は、一頁分の印刷データである。印刷データ１００では、頁の先頭から末尾に向けて、画１０１が含まれない第一非含画部分１０２、画１０１が含まれる含画部分１０３、及び画１０１が含まれない第二非含画部分１０４が、この順に配列されている。第一非含画部分１０２には、ヘッダー余白、テキスト等が含まれていてもよい。含画部分１０３には、画１０１の他に、テキスト等が含まれていてもよい。第二非含画部分１０４には、フッター余白、テキスト等が含まれていてもよい。

【0026】

図５は、感光体２０の表面２１に形成されるトナー像と帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数との関係の例を示す模式図である。図５では、感光体２０の表面２１を平面状に展開して示している。また、図５では、図４に示す印刷データ１００を印刷する場合を示している。図４及び図５に示すように、図４に示す印刷データ１００を印刷する場合、感光体２０の表面２１には、印刷データ１００に対応する静電潜像Ｌが形成される。感光体２０の表面２１に形成される静電潜像Ｌは、感光体２０の回転方向Ｄに沿って、印刷データ１００の第一非含画部分１０２に対応する第一非含画印刷領域Ｌ１、印刷データ１００の含画部分１０３に対応する含画印刷領域Ｌ２、及び印刷データ１００の第二非含画部分１０４に対応する第二非含画印刷領域Ｌ３により構成される。また、感光体２０の表面２１において、感光体２０の回転方向Ｄにおける静電潜像Ｌの上流側は、静電潜像Ｌが形成されないプレ領域Ｌ０となり、感光体２０の回転方向Ｄにおける静電潜像Ｌの下流側は、静電潜像が形成されないポスト領域Ｌ４となる。なお、プレ領域Ｌ０及びポスト領域Ｌ４は、帯電装置２２により帯電される領域である。

【0027】

そして、制御部７０は、感光体２０の表面２１のうち、含画印刷領域Ｌ２を帯電する場合に、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第一周波数ＦＨに設定し、含画印刷領域Ｌ２以外の領域を帯電する場合に、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第二周波数ＦＬに設定する。含画印刷領域Ｌ２以外の領域は、プレ領域Ｌ０、第一非含画印刷領域Ｌ１、第二非含画印刷領域Ｌ３、及びポスト領域Ｌ４である。

【0028】

図６は、印刷ジョブの流れと帯電装置に印加する交流電圧の周波数との関係の例を示す模式図である。図６では、二頁の印刷データを用紙Ｍに印刷する印刷ジョブの流れの例を示している。この印刷ジョブでは、プレ処理Ｊ１、一頁目の印刷Ｊ２、頁間処理Ｊ３、二頁目の印刷Ｊ４、及びポスト処理Ｊ５がこの順で行われる。プレ処理Ｊ１は、印刷ジョブを実行するための準備処理であり、制御部７０が印刷データを受け取ってから印刷ジョブが開始されるまでの期間に行われる。プレ処理Ｊ１は、ジョブ開始前の前回転とも呼ばれる。頁間処理Ｊ３は、頁間に、次頁の用紙Ｍが搬送されるのを待つための処理である。ポスト処理Ｊ５は、画像形成装置１を停止するための終了処理であり、印刷ジョブが終了してから画像形成装置１が停止するまでの期間に行われる。ポスト処理Ｊ５は、ジョブ終了後の後回転とも呼ばれる。プレ処理Ｊ１、頁間処理Ｊ３、及びポスト処理Ｊ５では、例えば、感光体２０の表面に静電潜像及びトナー像を形成せずに、感光体２０を空転させて、帯電装置２２により感光体２０の表面を帯電する。

【0029】

図６に示す印刷ジョブにより印刷する二頁の印刷データは、画が含まれない非含画部分１１１と画が含まれる含画部分１１２とにより構成される。非含画部分１１１には、ヘッダー余白、テキスト等が含まれていてもよい。含画部分１１２には、画の他に、テキスト等が含まれていてもよい。そして、制御部７０は、感光体２０の表面２１の、一頁目の印刷Ｊ２の含画部分１１２及び二頁目の印刷Ｊ４の含画部分１１２に対応する領域を帯電する場合に、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第一周波数ＦＨに設定する。一方、制御部７０は、感光体２０の表面２１の、一頁目の印刷Ｊ２の含画部分１１２及び二頁目の印刷Ｊ４の含画部分１１２に対応しない領域を帯電する場合に、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第二周波数ＦＬに設定する。一頁目の印刷Ｊ２の含画部分１１２及び二頁目の印刷Ｊ４の含画部分１１２に対応しない領域は、プレ処理Ｊ１、一頁目の印刷Ｊ２の非含画部分１１１、頁間処理Ｊ３、二頁目の印刷Ｊ４の非含画部分１１１、及びポスト処理Ｊ５に対応する領域である。

【0030】

ところで、図３を参照すると、帯電装置に印加する交流電圧の周波数が低いほど感光体２０の摩耗が抑制されるため、第二周波数ＦＬは、出来るだけ低い値とすることが考えられる。しかしながら、帯電装置に印加する交流電圧の周波数を低くしすぎると、バックグラウンド汚染が発生する可能性がある。バックグラウンド汚染は、不要なトナーにより用紙Ｍの非印刷部分（バックグラウンド）が汚れることである。バックグラウンド汚染は、例えば、用紙Ｍの全体、又は用紙Ｍの一部領域が不要なトナーによってグレーになる現象である。

【0031】

そこで、帯電装置２２により感光体２０の表面２１を帯電した場合の、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数とバックグラウンド濃度との関係を調べた。バックグラウンド濃度は、バックグラウンド汚染の評価指標の一つであり、中間転写ベルト４１のトナー像が形成されていない領域のトナー濃度である。この調査では、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を段階的に変えながら無露光現像を行い、バックグラウンド濃度として、トナー濃度センサ８２（図１及び図２参照）により感光体２０の下流側の中間転写ベルト４１のトナー濃度を計測した。トナー濃度センサ８２は、感光体２０の下流側の中間転写ベルト４１の近傍に配置されて、感光体２０の下流側の中間転写ベルト４１のトナー濃度を計測するセンサである。無露光現像は、帯電装置２２により感光体２０の表面２１を帯電するが、露光装置２３により感光体２０の表面２１を露光せずに、現像装置３０の現像ローラ３１から感光体２０の表面２１にトナーを供給する処理である。無露光現像では、感光体２０の表面２１に静電潜像が形成されないため、感光体２０の表面２１にトナー像が形成されない。このため、トナー濃度センサ８２は、中間転写ベルト４１のトナー像が形成されていない領域のトナー濃度を計測することになる。

【0032】

また、感光体２０の摩耗により帯電装置２２と感光体２０との離間距離が大きくなっていく。そこで、帯電装置２２と感光体２０との間の離間距離が２１［μｍ］、５０［μｍ］、及び９８［μｍ］の三例について、上記のバックグラウンド濃度を計測した。帯電装置２２と感光体２０との離間距離が２１［μｍ］の例は、感光体２０が摩耗していない状態をモデル化した例であり、当該離間距離が５０［μｍ］の例は、感光体２０が摩耗している状態をモデル化した例であり、当該離間距離が９８［μｍ］の例は、感光体２０が相当程度摩耗している状態をモデル化した例である。計測結果を図７及び図８に示す。図７は、帯電装置２２により感光体２０の表面２１を帯電した場合の、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数とバックグラウンド濃度との関係の例を示すグラフである。図８は、帯電装置２２により感光体２０の表面２１を帯電した場合の、帯電装置２２と感光体２０との間の離間距離とバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔよりも高くなるときの帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数との関係の例を示すグラフである。閾値濃度Ｔは、バックグラウンド汚染と判断されるか否かを判定するために適宜設定される閾値である。なお、図７では、グラフを見やすくするために、帯電装置と感光体との間の離間距離が２１［μｍ］及び９８［μｍ］の二例のみを示している。

【0033】

図７に示すように、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を低くすると、バックグラウンド濃度が高くなり、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を低くしすぎると、バックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔよりも高くなる。また、図７及び図８に示すように、帯電装置２２と感光体２０との間の離間距離が大きくなるほど、バックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔよりも高くなるときの、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数が高くなる。

【0034】

そこで、制御部７０は、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度に基づいて、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を変更する。本例では、制御部７０は、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度に基づいて、第二周波数ＦＬを変更する。

【0035】

制御部７０は、第二周波数設定処理を行う。第二周波数設定処理は、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度に基づいて第二周波数ＦＬを変更する処理である。第二周波数設定処理では、制御部７０は、第二周波数ＦＬを、中間転写ベルト４１のトナー像が形成されていない領域のトナー濃度が閾値濃度Ｔ以下となる周波数範囲内に設定する。この場合、制御部７０は、第二周波数ＦＬを、当該周波数範囲の最小周波数（最低周波数）に設定してもよい。

【0036】

制御部７０は、中間転写ベルト４１のトナー像が形成されていない領域のトナー濃度として、無露光現像を行った際にトナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度を取得する。そして、制御部７０は、第二周波数ＦＬを、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔ以下となる周波数範囲内に設定する。この場合、制御部７０は、第二周波数ＦＬを、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔ以下となる周波数範囲の最小周波数に設定してもよい。例えば、制御部７０は、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を段階的に変えながら無露光現像を行い、トナー濃度センサ８２によりバックグラウンド濃度を計測してもよい。そして、制御部７０は、第二周波数ＦＬを、段階的に変化させた複数の周波数のうちの、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔ以下となる周波数範囲内の何れかに設定してもよい。この場合、制御部７０は、第二周波数ＦＬを、段階的に変化させた複数の周波数のうちの、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔ以下となる周波数範囲の最小周波数に設定してもよい。

【0037】

また、第二周波数ＦＬを一旦設定した後も、感光体２０の摩耗が進行して帯電装置２２と感光体２０との離間距離が大きくなると、トナー濃度センサ８２により計測されるトナー濃度が閾値濃度Ｔを超える場合がある。そこで、制御部７０は、画像形成装置１の初期設定時、定期的、又は任意のタイミングで第二周波数設定処理を行う。そして、制御部７０は、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔを超える場合に、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔを超えないように、第二周波数ＦＬを高くする。

【0038】

図９は、制御部７０による周波数切替処理の例を示すフローチャートである。図９に示す周波数切替処理は、例えば、制御部７０が印刷データを受信してから当該印刷データの印刷が終了するまでの間に繰り返し行われる。図９に示すように、周波数切替処理では、制御部７０は、印刷データを受信すると、感光体２０の回転方向Ｄにおいて、画のトナー像（静電潜像）を形成する感光体２０の表面２１の部分を帯電するか否かを判定する（ステップＳ１）。画のトナー像（静電潜像）を形成する感光体２０の表面２１の部分を帯電するか否かは、例えば、印刷メモリに展開された印刷データを解析することにより判定することができる。画のトナー像（静電潜像）を形成する感光体２０の表面２１の部分を帯電すると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部７０は、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第一周波数ＦＨに設定し（ステップＳ２）、帯電装置２２に電圧を印加する。一方、画のトナー像（静電潜像）を形成しない感光体２０の表面２１の部分を帯電すると判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部７０は、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第一周波数ＦＨより低い第二周波数ＦＬに設定し（ステップＳ３）、帯電装置２２に電圧を印加する。

【0039】

図１０は、制御部７０による第二周波数設定処理の例を示すフローチャートである。図１０に示す第二周波数設定処理は、画像形成装置１の初期設定時、定期的、又は任意のタイミングで行われる。図１０に示すように、第二周波数設定処理では、制御部７０は、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を段階的に変えながら無露光現像を行い、トナー濃度センサ８２によりバックグラウンド濃度を計測する（ステップＳ１１）。次に、制御部７０は、段階的に変化させた複数の周波数のうち、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔ以下となる周波数範囲を特定する（ステップＳ１２）。そして、制御部７０は、第二周波数ＦＬを、特定した周波数範囲の最少周波数に設定する（ステップＳ１３）。

【0040】

このように、本例の画像形成装置１では、制御部７０が、トナー濃度センサ８２により計測された中間転写ベルト４１上のトナー濃度に基づいて、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数のうちの少なくとも第二周波数ＦＬを変更する。このため、中間転写ベルト４１上のトナー濃度が低い場合に、帯電装置に印加する交流電圧の周波数のうちの少なくとも第二周波数ＦＬを低くすることができる。これにより、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数が常に高い場合に比べて、感光体２０の摩耗を抑制することができる。

【0041】

また、本例の画像形成装置１は、感光体２０から離間して配置され、交流電圧に基づいて感光体２０の表面２１を帯電させる非接触式の帯電装置２２を備え、制御部７０が、感光体２０の表面２１に形成される静電潜像に基づいて、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を変更する。このため、感光体２０の表面２１に形成される静電潜像に写真等の画が含まれない場合に、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を低くすることができる。これにより、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数が常に高い場合に比べて、感光体２０の摩耗を抑制することができる。

【0042】

また、本例の画像形成装置１では、制御部７０は、第二周波数設定処理により、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度に基づいて、第二周波数ＦＬを変更する。つまり、制御部７０は、第二周波数設定処理により、第二周波数ＦＬを、バックグラウンド濃度が閾値濃度Ｔ以下となる周波数範囲内に設定する。このため、感光体２０の摩耗等によるバックグラウンド汚染の発生を抑制しつつ、感光体２０の摩耗を適切に抑制することができる。

【0043】

ここで、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第一周波数ＦＨと第二周波数ＦＬとの間で変更する周波数切替処理、及び第二周波数ＦＬを変更する第二周波数設定処理を行った場合の、感光体２０の寿命延長について調べた。この調査では、画とテキストとの比が、画：テキスト＝０：１００、画：テキスト＝１０：９０、画：テキスト＝２０：８０、の三種の印刷データを用いて、例１～３における感光体２０の寿命を計測した。図１１は、例１～３の条件を示す表である。図１１に示すように、例１は、周波数切替処理及び第二周波数設定処理の何れも行わず、帯電装置２２に印加する交流電圧の周波数を第一周波数ＦＨの一定にした場合とした。例２は、周波数切替処理を行ったが第二周波数設定処理を行わなかった場合とした。例３は、周波数切替処理及び第二周波数設定処理の双方を行った場合とした。そして、例１における感光体２０の寿命を基準寿命とし、基準寿命に対する例２及び例３における感光体２０の寿命の寿命延長割合を算出した。算出結果を図１２に示す。

【0044】

図１１及び図１２に示すように、周波数切替処理を行った例２及び３では、周波数切替処理を行わなかった例１に比べて、感光体２０の寿命が大幅に延長した。また、例２及び３では、画に対するテキストの割合が大きくなるほど、感光体２０の寿命が大幅に延長した。更に、周波数切替処理を行った例３では、周波数切替処理を行わなかった例３に比べて、感光体２０の寿命が大幅に延長した。

【0045】

本明細書に記載の全ての側面、利点及び特徴が、必ずしも、いずれかひとつの特定の例及び実施形態により達成される又は含まれるわけではないことは理解されたい。実際、本明細書において様々な例を記載し示したが、他の例もその配置及び詳細について修正することができることは明らかであるべきだ。ここに請求される保護主題の精神及び範囲に包含される全ての修正及び変形を請求する。

【0046】

例えば、上記の例では、制御部７０は、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度に基づいて、第二周波数ＦＬを変更するものと説明した。しかしながら、制御部７０は、トナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度に基づいて、第二周波数ＦＬだけでなく第一周波数ＦＨも変更してもよい。

【0047】

例えば、上記の例では、無露光現像を行った際にトナー濃度センサ８２により計測されたバックグラウンド濃度を、中間転写ベルト４１のトナー像が形成されていない領域のトナー濃度として説明した。しかしながら、無露光現像でない場合であっても、トナー像が形成されていない領域が分かれば、トナー濃度センサ８２により当該領域を計測したトナー濃度を、中間転写ベルト４１のトナー像が形成されていない領域のトナー濃度としてもよい。

【0048】

例えば、上記の例では、帯電装置２２は、感光体２０から離間した非接触式であるものとして説明した。しかしながら、図１３に示す他の例の感光体帯電システム８０Ａの帯電装置２２Ａのように、感光体２０に接触した接触式であってもよい。

【0049】

例えば、上記の例では、トナー濃度センサ８２は、中間転写ベルト４１上のトナー濃度を計測するものとして説明した。しかしながら、上述したように、中間転写ベルト４１だけでなく、感光体２０も、トナー像を搬送する搬送経路を構成する。このため、トナー濃度センサ８２は、トナー像を搬送する搬送経路上のトナー濃度として、中間転写ベルト４１上のトナー濃度の代わりに感光体２０上のトナー濃度を計測してもよく、中間転写ベルト４１上のトナー濃度及び感光体２０上のトナー濃度の双方を計測してもよい。

【0050】

例えば、上記の例では、画像形成装置は、マゼンタ、イエロー、シアン、及びブラックの四色のトナーを用いてカラー画像を形成する装置であるものとして説明した。しかしながら、画像形成装置は、単色のトナーを用いて単色画像を形成する装置であってもよい。ここで、単色画像を形成する画像形成装置は、例えば、中間転写ベルトを備えず、感光体から用紙にトナー像を直接転写する。しかしながら、上述したように、感光体もトナー像を搬送する搬送経路を構成する。このため、単色画像を形成する画像形成装置のように中間転写ベルトを備えない装置では、トナー濃度センサは、トナー像を搬送する搬送経路上のトナー濃度として、感光体上のトナー濃度を計測してもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】